Кишечные бактерии-«эгоисты» помешали человеческой иммунной системе бороться с раком кожи

Ученые выяснили, что в зависимости от того, какие бактерии населяют кишечник человека, его иммунная система по-разному реагирует на иммунотерапию при раке кожи. Так, если в микрофлоре большинство бактерий склонны к «альтруизму» — то есть они делятся с хозяином витаминами, аминокислотами и другими полезными веществами, — иммунотерапия поможет больному победить рак. Если же микроорганизмы, наоборот, «эгоистично» поглощают такие соединения, придется искать другие методы лечения. Открытие поможет индивидуально прогнозировать эффективность иммунотерапии для каждого пациента. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Life Science Alliance.

Согласно статистическим данным, в 2020 году около 325 тысяч человек по всему миру столкнулись с меланомой — наиболее часто встречающимся видом рака кожи. На поздних стадиях этот тип онкологических заболеваний плохо поддается лечению и часто характеризуется метастазированием — множественными новообразованиями в разных частях тела пациента. Однако определенного успеха в борьбе с меланомой (выздоровления в 50% случаев) удалось достичь благодаря иммунотерапии — подходу, при котором иммунную систему человека искусственно «нацеливают» на борьбу с раковыми клетками. Чтобы повысить эффективность такого лечения, ученые ищут причины, по которым одним пациентам иммунотерапия помогает, а другим — нет.

Множество исследований демонстрируют, что эффективность иммунной системы в борьбе с раковыми опухолями значительно зависит от состава кишечной микробиоты. Тем не менее точные механизмы, определяющие эту связь, пока не установлены. Поэтому исследователи стремятся определить полезные для успеха иммунотерапии бактерии, а также разработать индивидуальные подходы по изменению микробиоты для улучшения результатов лечения.

Ученые из Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины имени академика Ю. М. Лопухина ФМБА (Москва), Университета ИТМО (Санкт-Петербург) и Института биоинформатики (Санкт-Петербург) проанализировали метагеномы — совокупный геном сообщества микроорганизмов — кишечной микробиоты 680 человек с меланомой, прошедших иммунную терапию. Из них 374 пациента ответили на иммунотерапию, а для 306 человек она не принесла желаемого результата.

Авторы биоинформатическими методами проанализировали метагеномы пациентов из открытых баз данных и «собрали» целые геномы 1422 кишечных микроорганизмов. Затем исследователи сопоставили полученные микробные геномы, характерные для людей, которым иммунотерапия помогла, и для тех, кому нет. Это позволило выявить 84 бактерии, присутствие которых коррелировало с успешным исходом иммунотерапии, и 53 микроорганизма, связанных с отсутствием эффекта лечения. В частности, в первую группу вошли такие виды бактерии как Bifidobacterium adolescentis, Gemmiger qucibialis, Faecalibacterium prausnitzii и Barnesiella intestinihominis, а во вторую — представители родов Akkermansia и Scatavimonas.

Микроорганизмы по-разному влияли на иммунную систему в процессе борьбы с опухолями из-за своих уникальных биологических функций. Так, бактерии производят и потребляют определенные вещества, что, в свою очередь, влияет на их способность активировать или подавлять иммунный ответ организма. Анализ показал, что микроорганизмы, которые положительно сказываются на иммунитете, склонны к «альтруизму» — они вырабатывают витамины, аминокислоты и весь спектр жирных кислот, которые могут использоваться организмом человека и стимулировать его иммунную систему. Тогда как бактерии, которые связаны с безуспешной иммунотерапией, демонстрируют «эгоистичное» поведение и, наоборот, поглощают из кишечника хозяина важные ресурсы, поступающие с пищей.

«Мы выявили особенности кишечной микробиоты, способные оказывать влияние на результативность иммунотерапии при меланоме для отдельных пациентов. Полученные результаты могут быть полезны в клинической практике для прогнозирования эффективности такого лечения, что позволит определить необходимость применения других видов терапии. Более того, наши выводы открывают возможность предсказывать наиболее подходящего донора для трансплантации микробиоты, что также может быть полезно для улучшении исхода лечения», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Евгений Олехнович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биоинформатики Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины имени академика Ю. М. Лопухина ФМБА.

В будущем исследователи намерены расширить свой анализ, включив в него не только бактерий кишечной микробиоты, но и другие ее компоненты, такие как грибы, простейшие, а также бактериофаги — вирусы, поражающие бактериальные клетки.